Institut d'Électronique et de Télécommunications de Rennes
UMR CNRS 6164

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Définition de traitements à haute résolution pour la discrimination d’objets lents et de faible taille à l’aide d’un radar à diversité de formes d’onde

Doctorante : Linda AOUCHICHE.

Directeur de thèse : Laurent FERRO-FAMIL.

Thèse débutée le : 01/10/2012.

Le radar est un outil particulièrement bien adapté à la détection d’objets mobiles. L’émission-réception de signaux radar permet de localiser la réponse d’obstacles et détecter certaines cibles en fonction de leur caractéristiques de réflectivité. L’évolution temporelle de la réponse d’un objet peut être utilisée pour estimer son déplacement à l’aide de techniques de filtrage dans le domaine Doppler.

Le département Surface Radars de Thales Air Systems est spécialisé dans le conception de systèmes radar adaptés à ce type de thématique et souhaite définir, dans le cadre de ce travail de thèse, une plateforme radar originale qui réponde à un besoin nouveau : la discrimination d’objets de dimensions réduites se déplaçant à une vitesse faible, typiquement des drones (UAV Unmanned Aerial Vehicles). Cette application représente un challenge à la fois technologique et méthodologique car de tels objets présentent généralement une réflectivité très localisée et de faible amplitude, qui se retrouve noyée dans la réponse de milieux environnants, appelés fouillis, qui peuvent être atmosphériques ou terrestres, - comme des forêts, ou dont les différents éléments se déplacent sous l’action du vent, comme les nuages de pluie- , ce qui rend leur discrimination difficile par la seule estimation de leur mobilité.

La solution envisagée par Thales Air Systems dans le cadre de ce travail de thèse consiste à améliorer la résolution en distance à l’aide de signaux à bande large et à répartir l’analyse d’un objet sur plusieurs émissions simultanées pour lesquelles on utilise des signaux différents (diversité de formes d’onde). Des techniques de traitement du signal originales et à haute résolution seront mises en œuvre afin de séparer spatialement et temporellement la réponse d’un objet de celle de son environnement.
En particulier des techniques utilisant des représentations parcimonieuses, de type compressive sensing, seront développées et combinées avec une diversité de forme d’onde afin de détecter de façon efficace un nombre limité de cibles d’après des caractéristiques évoluées. Le travail envisagé peut être décomposé en trois phases. Dans un premier temps, une étude sera menée sur des réponses d’objets mesurés en configuration actuelle afin de dégager des comportements et indicateurs particuliers qui seront utilisés par la suite pour discriminer les cibles mobiles de leur environnement.
Lors d’une deuxième phase des approches de diversité de formes d’onde seront proposées ainsi que des traitements multidimensionnels à haute résolution, basés sur le principe du compressive sensing, qui exploiteront de manière efficace les caractéristiques discriminantes mises en évidence lors de la première phase. Finalement, ces techniques seront évaluées sur des radars modulaires de Thales Air Systems, équipés d’antennes constituées de Building Blocks dont chacun peut être considéré comme un radar complet. Des mesures à échelle réelle seront menées afin de valider les principes et traitements mis en œuvre.

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